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银纳米线在透明导电膜领域的产品开发与应用 总体纲要 一项目背景 二纳米银线 三市场分析 四产品应用 第一部分 项目背景 项目背景—宏观环境 2012年2月22日，工业和信息化部组织制定了《新材料产业“十二五”发展规划》。规划提出，到２０１５年我国新材料产业总产值达２万亿元，年均增长率超过２５％。 《规划》提出的发展重点包括特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料和前沿新材料这六大领域。 新型纳米材料与应用技术在这些新兴产业中将扮演核心角色。 项目背景—产业环境 透明导电膜是在可见光范围内具有高透光率和导电特性的一种薄膜。主要用于光电器件如液晶显示器的透明电极、电子纸、触摸屏、薄膜太阳能电池的透明电极等。 在最近20年里，透明导电膜应用主要以ITO材料为主，而在制程上依磁控溅镀工艺为主。 根据NanoMarket在2010年的预测，仅上面三四种应用对透明导电膜的需求到2017年将达到5亿平方米，透明导电膜的市场将由2010年的24亿美元增长到2017年的76亿美元，年均复合增长率为17.9%，而整个透明导电膜的市场规模则远超百亿美元规模。 各种透明导电膜比较 ITO导电膜的挑战 ITO透明导电膜仍是当前触控面板主要的应用材料，但其面临的挑战也不少： 主要原料铟的蕴藏量日益减少、铟价持续走高导致原料成本偏高。 ITO透明导电膜利用平面磁控技术,在超薄玻璃上溅射氧化铟锡导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的高技术产品。工艺复杂需要专门设备，过程耗时，生产效率低，生产过程浪费很多能源和原材料。 ITO易碎易断。金属氧化物膜在弯曲或受到其它物理应力时较脆弱且易于损坏。可弯曲性最可能成为ITO最大的挑战，因为薄膜电子产品和光伏产品制造在可弯曲基板上已经成为业界不可扭转的趋势。 ITO透明导电膜略带黄色色调，刚好是液晶显示器画质最忌讳的颜色。 项目背景—产业环境 第二部分 纳米银线 银纳米线制备方法 银纳米线的化学合成法大体分为四类：模板法、电化学法、湿化学法和多元醇法。 模板法需要预制模扳，孔道的质量和数量决定了得到的纳米利料的质量和数量，而且随后的移除模板的技术比较繁琐，同时易损伤纳米材料，得到的纳米材判也容易团聚在一起。电化学法污染环境，效率低。所以现在大量合成银纳米线的方法是湿化学法和多元醇法。 湿化学法是许多不同的化学方法的总称，其共同的特点在于反应体系为液相(多为水相)，采用有机物或无机离子作为稳定剂或诱导剂，通常还存在还原剂，其关键过程在于还原反应初期，稳定剂就已经存在在体系中，对生长中的金属簇起到限制阻碍作用。 多元醇法：某种意义上，多元醇法也是湿化学法的一种，但由于其在制备金属纳米材料中独具优势，在目前已知的方法中，其得到的金属纳米材料的形貌最为丰富，而且还可以广泛适用于不同的金属，故引起各地研究人员的极大兴趣。此方法生产银纳米线最大优点在于：效率高、产率高（40nm-70%；120nm-90%）和高重复率（95%以上）。 银纳米线的形成机理 银纳米线目前形状可控制各的机理仍然处在研究阶段，一般认为纳米晶体的形貌通常可以通过控制成核和生长速度之间的平衡来调节，也可以从纳米晶体的动力学和热力学的稳定性等方面得到解释。 制备纳米方体来说较趋向动力学控制生长机理，较高的硝酸银的浓度和较低的PvP和硝酸银的摩尔比可以得到较快的成核和生长速度，有利于得到单晶八面体品种，同时减少了得到双晶十面体品种的几率。 而制各纳米线的机理可能是热力学控制的机理，此时硝酸银的浓度要降低，保持PvP与银的比例不变，由于浓度的降低，成核的速度也降低，而且趋向于得到热力学最稳定的结构，这样就得到双晶十面体晶种。 银晶体不同晶面的表面能不同：（γ{110}γ{100}γ{111}） 银纳米线形成的本质：PVP对各晶面选择性吸附的结果。PVP为高分子诱导剂， PVP通过侧链吡咯烷酮基团上的C＝O上的氧原子跟银晶体表面发生Ag－O配位键而发生吸附， 由于银晶体不同晶面的表面能不同，就会发生选择性的吸附。这种选择性的吸附就导致了晶体生长速度的不同，使得晶体能够各向异性生长成一维线状结构。 晶体的生长离不开晶种，对于银纳米材料来说： 单晶晶种易于得到单晶的产物，如果是单晶削尖八面体品种(具有八个(111)晶面和六个(100)晶面)，那么最后生长得到的多为纳米方体。 双晶晶种则易于得到双晶结构产物，如双晶十面体晶种(具有十个(111)晶面)就会得到纳米线／棒结构。 多晶晶种(类似球形)就会得到没有规则形状的多面纳米粒子 。 银纳米线生长机理 制备银纳米线的机理可能是热力学控制的机理，此时硝酸银的浓度要降低，保持PvP与银的比例不变，由于浓度的降低，成核的速度也降低，而且趋向于得到热力学最稳定的结构，这样就得到